常用水处理剂用于化学清洗的分子结构探讨

作     者：赵晓洋 李姗珊 苏明阳 徐顺 ZHAO Xiao-yang;LI Shan-shan;SU Ming-yang;XU Shun

作者机构：河南工业职业技术学院化学工程系河南南阳473009 郑州大学化学与分子工程学院河南郑州450001 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(J1210060) 全国大学生创新创业训练计划项目(201310459005) 

出 版 物：《分子科学学报》 (Journal of Molecular Science)

年 卷 期：2015年第31卷第4期

页      码：276-282页

摘      要：选取了常用水处理剂包括HEDP,HPAA,PBTCA,ATMP,EDTMP,BHMTPMPA,DTPMP,PAPEMP,HDTMP,PAA和HPMA,进行溶解碳酸钙垢和铁垢的筛选研究.结果表明,除PAA外其他水处理剂都能溶解碳酸钙垢,机理是其电离出的H+离子溶解碳酸钙垢.而铁垢只有HEDP,HPAA能溶解,其他水处理剂即使浸泡2个月仍然不能溶解,机理是HEDP,HPAA和Fe3+离子形成了稳定的螯合物.HEDP和HPAA具有与其他水处理剂不同的特殊结构:在中心C原子连有膦酸基团或羧酸基团,并且中心C原子连有1个重要的羟基.这种特殊结构具有溶解铁垢的能力,而其他的不能溶解铁垢的水处理剂都不具有这种结构.运用Gaussian09程序,采用了密度泛函的B3LYP方法,对Fe原子采用赝势基组LANL2DZ,对其他原子采用6-31+g(d,p)基组,优化出HEDP,HPAA与Fe3+离子形成的螯合物的分子结构并分析各基团所起的作用.膦酸基团、羧酸基团和羟基共同参与配位,与Fe3+离子形成六配位八面体结构.从分子结构和NBO电荷分布角度探讨了HEDP比HPAA具有更强的溶解铁垢能力的原因.揭示了HEDP在水处理剂中最为常用于化学清洗行业的本质原因,为化学清洗分子设计奠定了基础.

主 题 词：常用水处理剂 化学清洗 分子结构 Gaussian 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 070304[070304] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 0703[理学-化学类] 

D　O　I：10.13563/j.cnki.jmolsci.2015.04.003

馆 藏 号：203294280...